JPH06302496A - Alignment method - Google Patents

Alignment method

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JPH06302496A
JPH06302496A JP5086067A JP8606793A JPH06302496A JP H06302496 A JPH06302496 A JP H06302496A JP 5086067 A JP5086067 A JP 5086067A JP 8606793 A JP8606793 A JP 8606793A JP H06302496 A JPH06302496 A JP H06302496A
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JP
Japan
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wafer
shot
sample
coordinate
coordinate system
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Withdrawn
Application number
JP5086067A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Hirukawa
茂 蛭川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH06302496A publication Critical patent/JPH06302496A/en
Priority to US08/425,244 priority patent/US5493402A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment

Abstract

PURPOSE:To perform highly accurate alignment even when a wafer to be exposed has local nonlinear distortion. CONSTITUTION:The coordinates of sample shots SA(1)-SA(8) selected from exposing shots in a wafer W on a stage coordinate system (X, Y) are measured and the quantity of distortion in exposing shots ES (i, j) is calculated from the measured results. In response to the integrated value of the distortion quantities between the exposing shot ES (i, j) to be aligned and each sample shot SA (k), weight Wx (ijk) in the X-direction and weight Wy (ijk) in the Y-direction are given to each sample shot SA (k) and each exposing shot ES (i, j) is aligned by weighted EGA method using such weights.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば統計処理により
算出した配列座標に基づいてウエハの各ショット領域上
に順次レチクルのパターンを露光する露光装置におい
て、ウエハの各ショット領域を順次位置合わせする場合
に適用して好適な位置合わせ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention sequentially aligns each shot area of a wafer in an exposure apparatus which sequentially exposes a pattern of a reticle on each shot area of a wafer based on array coordinates calculated by statistical processing. The present invention relates to a positioning method suitable for use in some cases.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル(以下「レチクル」と総称す
る)のパターン像を投影光学系を介して感光材が塗布さ
れたウエハ上の各ショット領域に投影する投影露光装置
が使用されている。この種の投影露光装置として近年
は、ウエハを2次元的に移動自在なステージ上に載置
し、このステージによりウエハを歩進(ステッピング)
させて、レチクルのパターン像をウエハ上の各ショット
領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・ア
ンド・リピート方式の露光装置、特に、縮小投影型の露
光装置(ステッパー)が多用されている。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, a thin film magnetic head, or the like by a photolithography process, a pattern image of a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") is exposed through a projection optical system. A projection exposure apparatus is used that projects onto each shot area on a wafer coated with a material. In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, a wafer is placed on a stage that is two-dimensionally movable, and the wafer is stepped by this stage.
Thus, a so-called step-and-repeat type exposure apparatus, particularly a reduction projection type exposure apparatus (stepper), which repeats the operation of sequentially exposing the pattern image of the reticle to each shot area on the wafer is frequently used.

【0003】例えば半導体素子はウエハ上に多数層の回
路パターンを重ねて形成されるので、2層目以降の回路
パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の
既に回路パターンが形成された各ショット領域とレチク
ルのパターン像との位置合わせ、即ちウエハとレチクル
との位置合わせ(アライメント)を精確に行う必要があ
る。従来のステッパー等におけるウエハの位置合わせ方
法としては、次のようなエンハーンスト・グローバル・
アライメント(以下、「EGA」という)方式が使用さ
れてきた(例えば特開昭61−44429号公報参
照)。
For example, since a semiconductor element is formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer, when projecting and exposing the circuit patterns of the second and subsequent layers, the circuit patterns are already formed on the wafer. Further, it is necessary to accurately align each shot area with the pattern image of the reticle, that is, accurately align the wafer and the reticle. As a conventional wafer alignment method for a stepper or the like, the following enhanced global
An alignment (hereinafter referred to as "EGA") method has been used (see, for example, JP-A-61-44429).

【0004】このEGA方式では、ウエハ上には、ウエ
ハマークと呼ばれる位置合わせ用のマークをそれぞれ含
む複数のショット領域(チップパターン)が形成されて
おり、これらショット領域は、予めウエハ上に設定され
た配列座標に基づいて規則的に配列されている。しかし
ながら、ウエハ上の複数のショット領域の設計上の配列
座標値(ショット配列)に基づいてウエハをステッピン
グさせても、以下のような要因により、ウエハが精確に
位置合わせされるとは限らない。
In this EGA method, a plurality of shot areas (chip patterns) each including a positioning mark called a wafer mark are formed on the wafer, and these shot areas are set in advance on the wafer. It is regularly arranged based on the arranged coordinates. However, even if the wafer is stepped based on the designed array coordinate values (shot arrays) of a plurality of shot areas on the wafer, the wafer is not always accurately aligned due to the following factors.

【0005】(1) ウエハの残存回転誤差θ (2) ステージ座標系(又はショット配列)の直交度誤差
w (3) ウエハの線形伸縮(スケーリング)Rx,Ry (4) ウエハ(中心位置)のオフセット(平行移動)O
x,Oy
(1) Remaining rotation error of wafer θ (2) Orthogonal error of stage coordinate system (or shot arrangement) w (3) Linear expansion and contraction (scaling) of wafer Rx, Ry (4) Wafer (center position) Offset (translation) O
x, Oy

【0006】この際、これら4個の誤差量(6個のパラ
メータ)に基づくウエハの座標変換は一次変換式で記述
できる。そこで、ウエハマークを含む複数のショット領
域が規則的に配列されたウエハに対し、試料座標系とし
てのウエハ上の座標系(x,y)の座標値を、静止座標
系としてのステージ上の座標系(X,Y)の座標値に変
換する一次変換モデルを、6個の変換パラメータa〜f
を用いて次のように表現することができる。
At this time, the coordinate transformation of the wafer based on these four error amounts (six parameters) can be described by a linear transformation equation. Therefore, for a wafer in which a plurality of shot areas including wafer marks are regularly arranged, the coordinate value of the coordinate system (x, y) on the wafer as the sample coordinate system is set to the coordinate on the stage as the stationary coordinate system. The primary conversion model for converting into the coordinate value of the system (X, Y) is converted into six conversion parameters a to f.
Can be expressed as follows.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】この変換式における6個の変換パラメータ
a〜fは、例えば最小自乗近似法により求めることがで
きる。この場合、ウエハ上の複数のショット領域(チッ
プパターン)の中から幾つか選び出されたショット領域
(以下、「サンプルショット」という)の各々に付随し
た座標系(x,y)上の設計上の座標がそれぞれ(x
1,y1)、(x2,y2)、‥‥、(xn,yn)で
あるウエハマークに対して所定の基準位置への位置合わ
せ(アライメント)を行う。そして、そのときのステー
ジ上の座標系(X,Y)での座標値(xM1,yM
1)、(xM2,yM2)、‥‥、(xMn,yMn)
を実測する。
The six conversion parameters a to f in this conversion formula can be obtained by, for example, the least square approximation method. In this case, in the design on the coordinate system (x, y) attached to each of the shot areas (hereinafter referred to as “sample shots”) selected from a plurality of shot areas (chip patterns) on the wafer. Coordinates of (x
1, y1), (x2, y2), ..., (Xn, yn) are aligned with a predetermined reference position (alignment). Then, the coordinate values (xM1, yM) in the coordinate system (X, Y) on the stage at that time
1), (xM2, yM2), ..., (xMn, yMn)
Is actually measured.

【0009】また、選び出されたウエハマークの設計上
の配列座標(xi,yi)(i=1,‥‥,n)を上述
の1次変換モデルに代入して得られる計算上の配列座標
(Xi,Yi)とアライメント時の計測された座標(x
Mi,yMi)との差(△x,△y)をアライメント誤
差と考える。この一方のアライメント誤差△xは例えば
(Xi−xMi)2 のiに関する和で表され、他方のア
ライメント誤差△yは例えば(Yi−yMi)2 のiに
関する和で表される。
Further, the calculated array coordinates (xi, yi) (i = 1, ..., N) of the selected wafer marks are substituted into the above-mentioned linear transformation model to obtain the calculated array coordinates. (Xi, Yi) and the measured coordinate (x
The difference (Δx, Δy) from Mi, yMi) is considered as an alignment error. The one alignment error Δx is represented by, for example, the sum of (Xi-xMi) 2 with respect to i, and the other alignment error Δy is represented by, for example, the sum of (Yi-yMi) 2 with respect to i.

【0010】そして、それらアライメント誤差△x及び
△yを6個の変換パラメータa〜fで順次偏微分し、そ
の値が0となるような方程式をたてて、それら6個の連
立方程式を解けば6個の変換パラメータa〜fが求めら
れる。これ以降は、変換パラメータa〜fを係数とした
一次変換式を用いて計算した配列座標に基づいて、ウエ
ハの各ショット領域の位置合わせを行うことができる。
あるいは、一次変換式では近似精度が良好でない場合に
は、例えば2次以上の高次式を用いてウエハの位置合わ
せを行うようにしてもよい。
Then, the alignment errors .DELTA.x and .DELTA.y are sequentially partially differentiated with the six conversion parameters a to f, an equation is set so that the value becomes 0, and these six simultaneous equations are solved. For example, six conversion parameters a to f are obtained. After that, the alignment of each shot area of the wafer can be performed based on the array coordinates calculated by using the linear conversion equation having the conversion parameters a to f as coefficients.
Alternatively, when the approximation accuracy is not good in the primary conversion formula, the wafer may be aligned by using, for example, a second or higher order formula.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、被露光ウエハに非線形な歪みがある場合に
は、その非線形歪み分の残留誤差が位置合わせ誤差とな
ってしまうという不都合があった。このため、本出願人
は、そのような歪みがある場合のアライメント方法とし
て、露光対象とするショット領域(以下、「露光ショッ
ト」という)又は被露光ウエハ内の所定の基準点からの
距離が小さいほど歪みによる非線形誤差の影響も小さい
とした、重み付けEGA方式を提案している。
In the prior art as described above, when the wafer to be exposed has a non-linear distortion, the residual error corresponding to the non-linear distortion becomes a positioning error. It was Therefore, the applicant of the present invention, as an alignment method in the case of such distortion, has a small distance from a shot reference area (hereinafter, referred to as an “exposure shot”) or a predetermined reference point in a wafer to be exposed. A weighted EGA method is proposed in which the influence of the nonlinear error due to the distortion is small.

【0012】この重み付けEGA方式では、露光ショッ
ト又は被露光ウエハ内の基準点(歪みの中心等)からの
距離が小さいサンプルショットほど大きな重み付けをし
て、重み付け方式の線形近似が行われ、各露光ショット
毎にウエハのオフセット、回転、スケーリング、直交度
の補正成分を求めた上で、各露光ショットの位置をそれ
らの補正成分だけ補正して得た位置に設定して露光が行
われる。この重み付けEGAでは、単純に露光ショット
又は所定の基準点に近いサンプルショットほど歪みの影
響が小さいとしていたが、実際には歪みの量はショット
間の距離又は基準点との間の距離には依存しない場合が
ある。例えば局所的な歪みがある場合には、ショット間
の距離又は基準点との間の距離に依らず、歪みが大きい
ことがある。このため、上記の重み付けEGA方式で
も、非線形歪みの影響による位置ずれ誤差を小さくでき
ない場合があった。
In the weighted EGA method, a linear approximation of the weighting method is performed by weighting a sample shot having a smaller distance from a reference point (a center of distortion or the like) in an exposure shot or a wafer to be exposed, and performing linear approximation of the weighting method. After the correction components of the wafer offset, rotation, scaling, and orthogonality are obtained for each shot, the position of each exposure shot is set to the position obtained by correcting only those correction components, and exposure is performed. In this weighted EGA, the effect of distortion is simply said to be smaller for an exposure shot or a sample shot closer to a predetermined reference point. However, in reality, the amount of distortion depends on the distance between shots or the distance between the reference point. There are times when you don't. For example, when there is local distortion, the distortion may be large regardless of the distance between shots or the distance between the shot and the reference point. Therefore, even with the above-described weighted EGA method, there are cases where the positional deviation error due to the influence of nonlinear distortion cannot be reduced.

【0013】本発明は斯かる点に鑑み、処理対象とする
ウエハ上のサンプルショットの位置を予め実際に計測し
て得られた結果に基づいて、統計処理により変換パラメ
ータを求め、この変換パラメータを用いて算出された計
算上の配列座標に基づいてウエハ上の各露光ショットの
位置合わせを行う位置合わせ方法において、被露光ウエ
ハが局所的な非線形歪みを有する場合にも高精度な位置
合わせを行えるようにすることを目的とする。
In view of the above point, the present invention obtains a conversion parameter by statistical processing based on the result obtained by actually measuring the position of the sample shot on the wafer to be processed in advance, and calculates this conversion parameter. In the alignment method of aligning each exposure shot on the wafer based on the calculated array coordinates calculated by using, it is possible to perform highly accurate alignment even when the wafer to be exposed has local non-linear distortion. The purpose is to do so.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、例えば図4に示すように、基板(W)上に設定
された試料座標系(x,y)上の配列座標に基づいて基
板(W)上に配列された複数の被加工領域(ES(i,j))
の各々を、基板(W)の移動位置を規定する静止座標系
(X,Y)内の所定の加工位置に対して位置合わせする
に当たって、複数の被加工領域(ES(i,j))の内、少な
くとも3つの予め選択されたサンプル領域(SA(1) 〜
SA(3))の静止座標系(X,Y)上における座標位置を
計測し、これら計測された複数の座標位置を統計計算す
ることによって、基板(W)上の複数の被加工領域(S
A(1) 〜SA(3))の各々の静止座標系(X,Y)上にお
ける配列座標を算出し、これら算出された複数の被加工
領域(SA(1) 〜SA(3))の各々の配列座標に従って基
板(W)の移動位置を制御することによって、複数の被
加工領域(ES(i,j))の各々をその加工位置に対して位
置合わせする方法に関するものである。
As shown in FIG. 4, for example, an alignment method according to the present invention is performed on the basis of array coordinates on a sample coordinate system (x, y) set on a substrate (W). (W) Plural processed regions (ES (i, j)) arranged on
In aligning each of these with a predetermined processing position in the stationary coordinate system (X, Y) that defines the movement position of the substrate (W), a plurality of processed regions (ES (i, j)) Of at least three preselected sample areas (SA (1) ~
By measuring the coordinate position of the SA (3)) on the stationary coordinate system (X, Y) and statistically calculating the measured coordinate positions, a plurality of processed regions (S) on the substrate (W) are obtained.
The array coordinates of each of A (1) to SA (3) on the static coordinate system (X, Y) are calculated, and the calculated plurality of processed regions (SA (1) to SA (3)) are calculated. The present invention relates to a method of aligning each of a plurality of processed regions (ES (i, j)) with respect to the processing position by controlling the moving position of the substrate (W) according to each array coordinate.

【0015】そして、本発明は、基板(W)上の複数の
被加工領域(ES(i,j))のそれぞれの内部の歪み量を求
める第1工程と、複数の被加工領域の各被加工領域(E
S(i,j))において、この被加工領域とそのサンプル領域
(SA(1) 〜SA(3))との間のその第1工程で求められ
た歪み量の積分値に応じて、サンプル領域(SA(1)〜
SA(3))のそれぞれに対して重み係数を割り当てる第2
工程と、それらサンプル領域のそれぞれの静止座標系
(X,Y)上における座標位置を計測する第3工程と、
それらサンプル領域のそれぞれの試料座標系(x,y)
上の配列座標から1組の変換パラメータを用いて求めた
静止座標系(X,Y)上の配列座標と、その計測された
座標位置との差分の自乗にその重み係数を乗じて得られ
た誤差成分を、それらサンプル領域の全部について加算
して得られる残留誤差成分が最小になるように、それら
複数の被加工領域の各被加工領域(ES(i,j))毎にその
1組の変換パラメータの値を定める第4工程と、各被加
工領域(ES(i,j))毎に求められたその1組の変換パラ
メータの値を用いて、基板(W)上の複数の被加工領域
の各々の静止座標系(X,Y)上における配列座標を算
出する第5工程と、を有するものである。
Then, according to the present invention, the first step of obtaining the amount of strain inside each of the plurality of processed regions (ES (i, j)) on the substrate (W) and each processed region of the plurality of processed regions. Processing area (E
In S (i, j)), the sample according to the integrated value of the strain amount obtained in the first step between this processed region and its sample region (SA (1) to SA (3)) Area (SA (1) ~
A second weighting factor is assigned to each SA (3))
A step and a third step of measuring the coordinate position of each of these sample areas on the static coordinate system (X, Y),
Sample coordinate system (x, y) of each sample area
It was obtained by multiplying the square of the difference between the array coordinate on the static coordinate system (X, Y) obtained from the above array coordinate using a set of conversion parameters and the measured coordinate position by the weighting coefficient. The error component is added to all of the sample areas, and the residual error component obtained is minimized so that one set of each of the plurality of processed areas (ES (i, j)) is processed. Using the fourth step of determining the value of the conversion parameter and the set of conversion parameter values obtained for each processing region (ES (i, j)), a plurality of processing targets on the substrate (W) are processed. And a fifth step of calculating array coordinates on the stationary coordinate system (X, Y) of each area.

【0016】[0016]

【作用】斯かる本発明によれば、重み付けEGA方式で
アライメントが行われるが、基板(W)上の各被加工領
域(ES(i,j))毎に1組の変換パラメータを求める際
に、各サンプル領域(SA(1) 〜SA(3))に与えられる
重み係数の値が、基板(W)の歪みの状態に応じて定め
られる。
According to the present invention, the alignment is performed by the weighted EGA method, but when a set of conversion parameters is obtained for each processed region (ES (i, j)) on the substrate (W). , The value of the weighting factor given to each sample area (SA (1) to SA (3)) is determined according to the distortion state of the substrate (W).

【0017】即ち、例えばサンプル領域の座標位置の計
測結果より、基板(W)上の局所的な歪み量が求めら
れ、露光対象とする被加工領域(ES(i,j))と各サンプ
ル領域(SA(1) 〜SA(3))との間の歪み量の積分値に
応じて重み係数が割り当てられる。そして、各被加工領
域(ES(i,j))毎に1組の変換パラメータを用いて試料
座標系(x,y)上の配列座標から静止座標系(X,
Y)上の配列座標が計算され、この計算された配列座標
に基づいてその被加工領域(ES(i,j))が位置合わせさ
れる。
That is, for example, the amount of local strain on the substrate (W) is obtained from the measurement result of the coordinate position of the sample area, and the processed area (ES (i, j)) to be exposed and each sample area are obtained. A weighting factor is assigned according to the integral value of the distortion amount between (SA (1) to SA (3)). Then, using one set of conversion parameters for each processing area (ES (i, j)), the array coordinate on the sample coordinate system (x, y) is used to determine the stationary coordinate system (X,
The array coordinates on Y) are calculated, and the processed region (ES (i, j)) is aligned based on the calculated array coordinates.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の一実施
例につき図面を参照して説明する。図1は本実施例の位
置合わせ方法が適用される投影露光装置の概略的な構成
を示し、この図1において、超高圧水銀ランプ1から発
生した照明光ILは楕円鏡2で反射されてその第2焦点
で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フィルタ
ー、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ)
及び開口絞り(σ絞り)等を含む照明光学系3に入射す
る。不図示であるが、フライアイレンズはそのレチクル
側焦点面がレチクルパターンのフーリエ変換面(瞳共役
面)とほぼ一致するように光軸AXと垂直な面内方向に
配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the alignment method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus to which the alignment method of the present embodiment is applied. In FIG. 1, the illumination light IL generated from an extra-high pressure mercury lamp 1 is reflected by an elliptical mirror 2 and its illumination light IL is reflected. After focusing once at the second focus, collimator lens, interference filter, optical integrator (fly-eye lens)
And an illumination optical system 3 including an aperture stop (σ stop) and the like. Although not shown, the fly-eye lens is arranged in the in-plane direction perpendicular to the optical axis AX so that the reticle-side focal plane of the fly-eye lens substantially coincides with the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) of the reticle pattern.

【0019】また、楕円鏡2の第2焦点の近傍には、モ
ーター38によって照明光ILの光路の閉鎖及び開放を
行うシャッター(例えば4枚羽根のロータリーシャッタ
ー)37が配置されている。なお、露光用照明光として
は超高圧水銀ランプ1等の輝線の他に、エキシマレーザ
(KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ等)等
のレーザ光、あるいは金属蒸気レーザやYAGレーザの
高調波等を用いても構わない。
A shutter (for example, a four-blade rotary shutter) 37 for closing and opening the optical path of the illumination light IL by a motor 38 is arranged near the second focal point of the elliptic mirror 2. As the illumination light for exposure, laser light such as an excimer laser (KrF excimer laser, ArF excimer laser) or a harmonic wave of a metal vapor laser or a YAG laser is used in addition to the bright line of the ultra-high pressure mercury lamp 1 or the like. It doesn't matter.

【0020】図1において、照明光学系3を射出したレ
ジスト層を感光させる波長域の照明光(i線等)IL
は、その大部分がビームスプリッター4で反射された
後、第1リレーレンズ5、可変視野絞り(レチクルブラ
インド)6及び第2リレーレンズ7を通過してミラー8
に至る。そして、ミラー8でほぼ垂直下方に反射された
照明光ILが、メインコンデンサーレンズ9を介してレ
チクルRのパターン領域PAをほぼ均一な照度で照明す
る。レチクルブラインド6の配置面はレチクルRのパタ
ーン形成面と共役関係(結像関係)にあり、駆動系36
によりレチクルブラインド6を構成する複数枚の可動ブ
レードを開閉させて開口部の大きさ、形状を変えること
によって、レチクルRの照明視野を任意に設定すること
ができる。
In FIG. 1, illumination light (i-line or the like) IL in a wavelength range where the resist layer emitted from the illumination optical system 3 is exposed to light.
Is reflected by the beam splitter 4, and then passes through a first relay lens 5, a variable field stop (reticle blind) 6 and a second relay lens 7, and a mirror 8
Leading to. Then, the illumination light IL reflected by the mirror 8 in a substantially vertically downward direction illuminates the pattern area PA of the reticle R with substantially uniform illuminance via the main condenser lens 9. The arrangement surface of the reticle blind 6 and the pattern formation surface of the reticle R are in a conjugate relationship (image formation relationship), and the drive system 36
Thus, the illumination field of the reticle R can be arbitrarily set by opening and closing the plurality of movable blades that form the reticle blind 6 to change the size and shape of the opening.

【0021】本実施例のレチクルRにおいては、遮光帯
に囲まれたパターン領域PAの4辺のほぼ中央部にそれ
ぞれアライメントマークとしてのレチクルマークが形成
されている。これらレチクルマークの像をウエハWのレ
ジスト層上に投影することにより、そのレジスト層上に
それらレチクルマークの像が潜像として形成されるもの
である。また、本実施例ではそれらレチクルマークが、
ウエハWの各ショット領域とレチクルRとの位置合わせ
を行う際のアライメントマークとしても共用される。そ
れら4つのレチクルマークは同一構成(但し、方向は異
なる)であり、例えば或る1つのX軸用のウエハマーク
は、一例としてY方向に配置された7個のドットマーク
から成る回折格子マークを、X方向に所定間隔で5列配
列したマルチマークである。それらウエハマークは、レ
チクルRの遮光帯中に設けられた透明窓内にクロム等の
遮光部により形成される。更に、レチクルRにはその外
周付近に2個の十字型の遮光性マークよりなるアライメ
ントマークが対向して形成されている。これら2個のア
ライメントマークは、レチクルRのアライメント(投影
光学系13の光軸AXに対する位置合わせ)に用いられ
る。
In the reticle R of the present embodiment, reticle marks serving as alignment marks are formed at substantially central portions of the four sides of the pattern area PA surrounded by the light-shielding band. By projecting the images of these reticle marks onto the resist layer of the wafer W, the images of these reticle marks are formed as latent images on the resist layer. Further, in this embodiment, those reticle marks are
It is also used as an alignment mark when aligning each reticle R with each shot area of the wafer W. The four reticle marks have the same structure (however, the directions are different). For example, a certain wafer mark for the X axis is, for example, a diffraction grating mark composed of seven dot marks arranged in the Y direction. , Are multi-marks arranged in five rows at predetermined intervals in the X direction. The wafer marks are formed by a light-shielding portion such as chrome inside a transparent window provided in the light-shielding band of the reticle R. Further, on the reticle R, alignment marks composed of two cross-shaped light-shielding marks are formed facing each other in the vicinity of the outer periphery of the reticle R. These two alignment marks are used for alignment of the reticle R (positioning with respect to the optical axis AX of the projection optical system 13).

【0022】レチクルRは、モータ12によって投影光
学系13の光軸AXの方向に微動可能で、且つその光軸
AXに垂直な水平面内で2次元移動及び微小回転可能な
レチクルステージRS上に載置されている。レチクルス
テージRSの端部にはレーザ光波干渉測長器(レーザ干
渉計)11からのレーザビームを反射する移動鏡11m
が固定され、レチクルステージRSの2次元的な位置は
レーザ干渉計11によって、例えば0.01μm程度の
分解能で常時検出されている。レチクルRの上方にはレ
チクルアライメント系(RA系)10A及び10Bが配
置され、これらRA系10A及び10Bは、レチクルR
の外周付近に形成された2個の十字型のアライメントマ
ークを検出するものである。RA系10A及び10Bか
らの計測信号に基づいてレチクルステージRSを微動さ
せることで、レチクルRはパターン領域PAの中心点が
投影光学系13の光軸AXと一致するように位置決めさ
れる。
The reticle R is mounted on a reticle stage RS which can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system 13 by a motor 12, and can be two-dimensionally moved and finely rotated in a horizontal plane perpendicular to the optical axis AX. It is placed. At the end of the reticle stage RS, a movable mirror 11m that reflects a laser beam from a laser light wave interferometer (laser interferometer) 11
Is fixed, and the two-dimensional position of the reticle stage RS is constantly detected by the laser interferometer 11 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. Reticle alignment systems (RA systems) 10A and 10B are arranged above the reticle R, and these RA systems 10A and 10B are mounted on the reticle R.
Two cross-shaped alignment marks formed near the outer periphery of the are detected. By finely moving the reticle stage RS based on the measurement signals from the RA systems 10A and 10B, the reticle R is positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX of the projection optical system 13.

【0023】さて、レチクルRのパターン領域PAを通
過した照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学
系13に入射し、投影光学系13により1/5に縮小さ
れたレチクルRの回路パターンの投影像が、表面にレジ
スト層が形成され、その表面が投影光学系13の最良結
像面とほぼ一致するように保持されたウエハW上の1つ
のショット領域に重ね合わせて投影(結像)される。
The illumination light IL that has passed through the pattern area PA of the reticle R enters the projection optical system 13 that is telecentric on both sides, and is projected by the projection optical system 13 to a projected image of the circuit pattern of the reticle R that is reduced to 1/5. However, a resist layer is formed on the surface, and the surface is projected (imaged) so as to be superposed on one shot area on the wafer W held so that the surface substantially coincides with the best imaging plane of the projection optical system 13. .

【0024】ウエハWは、微小回転可能なウエハホルダ
(不図示)に真空吸着され、このウエハホルダを介して
ウエハステージWS上に保持されている。ウエハステー
ジWSは、モーター16によりステップ・アンド・リピ
ート方式で2次元移動可能に構成され、ウエハW上の1
つのショット領域に対するレチクルRの転写露光が終了
すると、ウエハステージWSは次のショット位置までス
テッピングされる。ウエハステージWSの端部にはレー
ザ干渉計15からのレーザビームを反射する移動鏡15
mが固定され、ウエハステージWSの2次元的な座標
は、レーザ干渉計15によって例えば0.01μm程度
の分解能で常時検出されている。レーザ干渉計15は、
ウエハステージWSの投影光学系13の光軸AXに垂直
な一方向(これをX方向とする)及びこれに垂直なY方
向の座標を計測するものであり、それらX方向及びY方
向の座標によりウエハステージWSのステージ座標系
(静止座標系)(X,Y)が定められる。即ち、レーザ
干渉計15により計測されるウエハステージWSの座標
値が、ステージ座標系(X,Y)上の座標値である。
The wafer W is vacuum-sucked by a finely rotatable wafer holder (not shown), and is held on the wafer stage WS via this wafer holder. The wafer stage WS is configured to be two-dimensionally movable in a step-and-repeat manner by a motor 16,
When the transfer exposure of the reticle R onto one shot area is completed, the wafer stage WS is stepped to the next shot position. A movable mirror 15 that reflects the laser beam from the laser interferometer 15 is provided at the end of the wafer stage WS.
m is fixed, and the two-dimensional coordinates of the wafer stage WS are constantly detected by the laser interferometer 15 with a resolution of about 0.01 μm, for example. The laser interferometer 15 is
The coordinates of one direction perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 13 of the wafer stage WS (referred to as the X direction) and the Y direction perpendicular thereto are measured, and the coordinates in the X direction and the Y direction are measured. A stage coordinate system (stationary coordinate system) (X, Y) of wafer stage WS is defined. That is, the coordinate value of the wafer stage WS measured by the laser interferometer 15 is the coordinate value on the stage coordinate system (X, Y).

【0025】また、ウエハステージWS上にはベースラ
イン量(後述)の計測時等で用いられる基準マークを備
えた基準部材(ガラス基板)14が、ウエハWの露光面
とほぼ同じ高さになるように設けられている。基準部材
14には基準マークとして、光透過性の5組のL字状パ
ターンから成るスリットパターンと、光反射性のクロム
で形成された2組の基準パターン(デューティ比は1:
1)とが設けられている。一方の組の基準パターンは、
Y方向に配列された7個のドットマークをX方向に3列
配列してなる回折格子マークと、3本の直線パターンを
X方向に配列してなる回折格子マークと、Y方向に延び
た12本のバーマークとを、X方向に配列したものであ
る。他方の組の基準パターンはその一方の組の基準パタ
ーンを90°回転したものである。
On the wafer stage WS, a reference member (glass substrate) 14 provided with a reference mark used when measuring a baseline amount (described later) or the like has almost the same height as the exposed surface of the wafer W. Is provided. The reference member 14 has, as a reference mark, a slit pattern composed of five light-transmitting L-shaped patterns and two sets of reference patterns formed of light-reflecting chrome (duty ratio is 1:
1) and are provided. One set of reference patterns is
A diffraction grating mark formed by arranging 7 dot marks arranged in the Y direction in three rows in the X direction, a diffraction grating mark formed by arranging three linear patterns in the X direction, and 12 extending in the Y direction. The bar marks of the book are arranged in the X direction. The other set of reference patterns is the one set of reference patterns rotated by 90 °.

【0026】さて、光ファイバー(不図示)等を用いて
基準部材14の下へ伝送された照明光(露光光)によっ
て、基準部材14に形成されたスリットパターンが下方
(ウエハステージWSの内部)から照明されるように構
成されている。基準部材14のスリットパターンを透過
した照明光は、投影光学系13を介してレチクルRの裏
面(パターン面)にスリットパターンの投影像を結像す
る。更に、レチクルR上の4個のレチクルマークの何れ
かを通過した照明光は、メインコンデンサーレンズ9、
リレーレンズ7,5等を通ってビームスプリッター4に
達し、ビームスプリッター4を透過した照明光が、投影
光学系13の瞳共役面の近傍に配置された光電検出器3
5により受光される。光電検出器35は照明光の強度に
応じた光電信号SSを主制御系18に出力する。以下で
は、光ファイバー(不図示)、基準部材14及び光電検
出器35をまとめてISS(Imaging Slit Sensor)系と
呼ぶ。
The illumination light (exposure light) transmitted below the reference member 14 using an optical fiber (not shown) or the like causes the slit pattern formed on the reference member 14 from below (inside the wafer stage WS). It is configured to be illuminated. The illumination light transmitted through the slit pattern of the reference member 14 forms a projected image of the slit pattern on the back surface (pattern surface) of the reticle R via the projection optical system 13. Further, the illumination light that has passed through any of the four reticle marks on the reticle R will be reflected by the main condenser lens 9,
The illumination light that has reached the beam splitter 4 through the relay lenses 7, 5 and the like and has passed through the beam splitter 4 is arranged in the vicinity of the pupil conjugate plane of the projection optical system 13 and the photoelectric detector 3 is arranged.
The light is received by 5. The photoelectric detector 35 outputs a photoelectric signal SS corresponding to the intensity of the illumination light to the main control system 18. Hereinafter, the optical fiber (not shown), the reference member 14, and the photoelectric detector 35 are collectively referred to as an ISS (Imaging Slit Sensor) system.

【0027】また、図1中には投影光学系13の結像特
性を調整できる結像特性補正部19も設けられている。
本実施例における結像特性補正部19は、投影光学系1
3を構成する一部のレンズエレメント、特にレチクルR
に近い複数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素子等
の圧電素子を用いて独立に駆動(光軸AXに対して平行
な方向の移動又は傾斜)することで、投影光学系13の
結像特性、例えば投影倍率やディストーションを補正す
るものである。
Further, in FIG. 1, an image formation characteristic correction unit 19 capable of adjusting the image formation characteristic of the projection optical system 13 is also provided.
The imaging characteristic correction unit 19 in this embodiment is the projection optical system 1
Some of the lens elements that make up part 3, especially reticle R
By independently driving (moving or tilting in a direction parallel to the optical axis AX) each of the plurality of lens elements close to each other by using a piezoelectric element such as a piezo element, For example, it corrects projection magnification and distortion.

【0028】次に、投影光学系13の側方にはオフ・ア
クシス方式のアライメントセンサー(以下「Field Imag
e Alignment 系(FIA系)」という)が設けられてい
る。このFIA系において、ハロゲンランプ20で発生
した光をコンデンサーレンズ21及び光ファイバー22
を介して干渉フィルター23に導き、ここでレジスト層
の感光波長域及び赤外波長域の光をカットする。干渉フ
ィルター23を透過した光は、レンズ系24、ビームス
プリッター25、ミラー26及び視野絞りBRを介して
テレセントリックな対物レンズ27に入射する。対物レ
ンズ27から射出された光が、投影光学系13の照明視
野を遮光しないように投影光学系13の鏡筒下部周辺に
固定されたプリズム(又はミラー)28で反射され、ウ
エハWをほぼ垂直に照射する。
Next, an off-axis type alignment sensor (hereinafter referred to as "Field Imag") is provided on the side of the projection optical system 13.
e Alignment system (FIA system) ”is provided. In this FIA system, the light generated by the halogen lamp 20 is converted into the condenser lens 21 and the optical fiber 22.
It is guided to the interference filter 23 through the light source, and the light in the photosensitive wavelength region and the infrared wavelength region of the resist layer is cut off there. The light transmitted through the interference filter 23 enters the telecentric objective lens 27 via the lens system 24, the beam splitter 25, the mirror 26 and the field stop BR. The light emitted from the objective lens 27 is reflected by a prism (or mirror) 28 fixed around the lower part of the lens barrel of the projection optical system 13 so as not to block the illumination visual field of the projection optical system 13, and the wafer W is almost vertical. To irradiate.

【0029】対物レンズ27からの光は、ウエハW上の
ウエハマーク(下地マーク)を含む部分領域に照射さ
れ、当該領域から反射された光はプリズム28、対物レ
ンズ27、視野絞りBR、ミラー26、ビームスプリッ
ター25及びレンズ系29を介して指標板30に導かれ
る。ここで、指標板30は対物レンズ27及びレンズ系
29に関してウエハWと共役な面内に配置され、ウエハ
W上のウエハマークの像は指標板30の透明窓内に結像
される。更に指標板30には、その透明窓内に指標マー
クとして、Y方向に延びた2本の直線状マークをX方向
に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。
指標板30を通過した光は、第1リレーレンズ系31、
ミラー32及び第2リレーレンズ系33を介して撮像素
子(CCDカメラ等)34へ導かれ、撮像素子34の受
光面上にはウエハマークの像と指標マークの像とが結像
される。撮像素子34からの撮像信号SVは主制御系1
8に供給され、ここでウエハマークのX方向の位置(座
標値)が算出される。なお、図2中には示していない
が、上記構成のFIA系(X軸用のFIA系)の他に、
Y方向のマーク位置を検出するためのもう1組のFIA
系(Y軸用のFIA系)も設けられている。
The light from the objective lens 27 is applied to a partial area including the wafer mark (base mark) on the wafer W, and the light reflected from the area is the prism 28, the objective lens 27, the field stop BR, and the mirror 26. , Is guided to the index plate 30 via the beam splitter 25 and the lens system 29. Here, the index plate 30 is arranged in a plane conjugate with the wafer W with respect to the objective lens 27 and the lens system 29, and the image of the wafer mark on the wafer W is formed in the transparent window of the index plate 30. Further, the index plate 30 is formed with two linear marks extending in the Y direction at predetermined intervals in the X direction as index marks in the transparent window.
The light that has passed through the index plate 30 receives the first relay lens system 31,
The image of the wafer mark and the image of the index mark are formed on the light receiving surface of the image pickup device 34 by being guided to the image pickup device (CCD camera etc.) 34 via the mirror 32 and the second relay lens system 33. The image pickup signal SV from the image pickup device 34 is supplied to the main control system 1
8, the position (coordinate value) of the wafer mark in the X direction is calculated. Although not shown in FIG. 2, in addition to the FIA system having the above configuration (FIA system for X axis),
Another set of FIA for detecting mark position in Y direction
A system (FIA system for Y axis) is also provided.

【0030】次に、投影光学系13の上部側方にはTT
L(スルー・ザ・レンズ)方式のアライメントセンサー
17も配置され、アライメントセンサー17からの位置
検出用の光がミラーM1及びM2を介して投影光学系1
3に導かれている。その位置検出用の光は投影光学系1
3を介してウエハW上のウエハマーク上に照射され、こ
のウエハマークからの反射光が投影光学系13、ミラー
M2及びミラーM1を介してアライメントセンサー17
に戻される。アライメントセンサー17は戻された反射
光を光電変換して得られた信号から、ウエハW上のウエ
ハマークの位置を求める。
Next, TT is provided on the upper side of the projection optical system 13.
An L (through the lens) type alignment sensor 17 is also arranged, and the position detection light from the alignment sensor 17 is transmitted through the mirrors M1 and M2 to the projection optical system 1.
It is led to 3. The light for detecting the position is the projection optical system 1
The wafer W on the wafer W is irradiated with the reflected light from the wafer W via the projection optical system 13, the mirror M2, and the mirror M1, and the alignment sensor 17
Returned to. The alignment sensor 17 obtains the position of the wafer mark on the wafer W from the signal obtained by photoelectrically converting the returned reflected light.

【0031】図2は、図1中のTTL方式のアライメン
トセンサー17の詳細な構成を示し、この図2におい
て、本例のアライメントセンサー17は、2光束干渉方
式のアライメント系(以下「LIA系」という)とレー
ザ・ステップ・アライメント方式のアライメント系(以
下「LSA系」という)とをその光学部材を最大限共有
させて組み合わせたものである。ここでは簡単に説明す
るが、より具体的な構成は特開平2−272305号公
報に開示されている。
FIG. 2 shows a detailed structure of the TTL type alignment sensor 17 in FIG. 1. In FIG. 2, the alignment sensor 17 of this example is a two-beam interference type alignment system (hereinafter referred to as “LIA system”). ) And a laser step alignment type alignment system (hereinafter referred to as “LSA system”), and the optical members thereof are maximally shared. Although briefly described here, a more specific configuration is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-272305.

【0032】図2において、光源(He−Neレーザ光
源等)40から射出されたレーザビームはビームスプリ
ッター41で分割され、ここで反射されたレーザビーム
はシャッター42を介して第1ビーム成形光学系(LI
A光学系)45に入射する。一方、ビームスプリッター
41を透過したレーザビームは、シャッター43及びミ
ラー44を介して第2ビーム成形光学系(LSA光学
系)46に入射する。従って、シャッター42及び43
を適宜駆動することにより、LIA系とLSA系とを切
り換えて使用することができる。
In FIG. 2, a laser beam emitted from a light source (He-Ne laser light source, etc.) 40 is split by a beam splitter 41, and the laser beam reflected here is passed through a shutter 42 to a first beam shaping optical system. (LI
A optical system) 45. On the other hand, the laser beam transmitted through the beam splitter 41 enters the second beam shaping optical system (LSA optical system) 46 via the shutter 43 and the mirror 44. Therefore, the shutters 42 and 43
Can be used by switching between the LIA system and the LSA system by appropriately driving.

【0033】さて、LIA光学系45は2組の音響光学
変調器等を含み、所定の周波数差△fを与えた2本のレ
ーザビームを、その光軸を挟んでほぼ対称に射出する。
更に、LIA光学系45から射出された2本のレーザビ
ームは、ミラー47及びビームスプリッター48を介し
てビームスプリッター49に達し、ここを透過した2本
のレーザビームはレンズ系(逆フーリエ変換レンズ)5
3及びミラー54を経て、装置上で固定されている参照
用回折格子55に、互いに異なる2方向から所定の交差
角で入射して結像(交差)する。光電検出器56は、参
照用回折格子55を透過してほぼ同一方向に発生する回
折光同士の干渉光を受光し、回折光強度に応じた正弦波
状の光電信号SRを主制御系18(図2参照)内のLI
A演算ユニット58に出力する。
The LIA optical system 45 includes two sets of acousto-optic modulators, etc., and emits two laser beams having a predetermined frequency difference Δf substantially symmetrically with respect to the optical axis.
Further, the two laser beams emitted from the LIA optical system 45 reach the beam splitter 49 via the mirror 47 and the beam splitter 48, and the two laser beams transmitted therethrough are a lens system (inverse Fourier transform lens). 5
The light enters the reference diffraction grating 55, which is fixed on the apparatus, from two different directions at a predetermined crossing angle, and forms an image (crossing) through the mirror 3 and the mirror 54. The photoelectric detector 56 receives the interference light of the diffracted lights that are transmitted through the reference diffraction grating 55 and generated in substantially the same direction, and outputs a sinusoidal photoelectric signal SR corresponding to the intensity of the diffracted light to the main control system 18 (FIG. 2))
It is output to the A arithmetic unit 58.

【0034】一方、ビームスプリッター49で反射され
た2本のレーザビームは、対物レンズ50によって視野
絞り51の開口部で一度交差した後、ミラーM2(図1
中のミラーM1は図示省略)を介して投影光学系13に
入射する。更に、投影光学系13に入射した2本のレー
ザビームは、投影光学系13の瞳面で光軸AXに関して
ほぼ対称となって一度スポット状に集光した後、ウエハ
W上のウエハマークのピッチ方向(Y方向)に関して光
軸AXを挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束と
なって、ウエハマーク上に異なる2方向から所定の交差
角で入射する。ウエハマーク上には周波数差△fに対応
した速度で移動する1次元の干渉縞が形成され、当該マ
ークから同一方向、ここでは光軸方向に発生した±1次
回折光(干渉光)は投影光学系13、対物レンズ50等
を介して光電検出器52で受光され、光電検出器52は
干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の光電信号S
DwをLIA演算ユニット58に出力する。LIA演算
ユニット58は、2つの光電信号SR及びSDwの波形
上の位相差からそのウエハマークの位置ずれ量を算出す
ると共に、レーザ干渉計15からの位置信号PDsを用
いて、当該位置ずれ量が零となるときのウエハステージ
WSの座標位置を求め、この情報をアライメントデータ
記憶部61(図3参照)に出力する。
On the other hand, the two laser beams reflected by the beam splitter 49 intersect once at the opening of the field stop 51 by the objective lens 50, and then the mirror M2 (see FIG. 1).
The inside mirror M1 is incident on the projection optical system 13 via a mirror (not shown). Further, the two laser beams incident on the projection optical system 13 become substantially symmetrical with respect to the optical axis AX on the pupil plane of the projection optical system 13 and once converged in a spot shape. The parallel luminous fluxes are inclined with respect to the direction (Y direction) with respect to each other with the optical axis AX in between, and become parallel luminous fluxes, which are incident on the wafer mark from two different directions at a predetermined crossing angle. A one-dimensional interference fringe that moves at a speed corresponding to the frequency difference Δf is formed on the wafer mark, and the ± first-order diffracted light (interference light) generated in the same direction from the mark, that is, the optical axis direction in this case, is projected by the projection optical system. The light is received by the photoelectric detector 52 via the system 13, the objective lens 50, etc., and the photoelectric detector 52 receives the sine-wave photoelectric signal S corresponding to the cycle of the change in brightness of the interference fringes.
Dw is output to the LIA operation unit 58. The LIA calculation unit 58 calculates the position shift amount of the wafer mark from the phase difference on the waveforms of the two photoelectric signals SR and SDw, and uses the position signal PDs from the laser interferometer 15 to determine the position shift amount. The coordinate position of the wafer stage WS when it becomes zero is obtained, and this information is output to the alignment data storage unit 61 (see FIG. 3).

【0035】また、LSA光学系46はビームエクスパ
ンダー、シリンドリカルレンズ等を含み、LSA光学系
46から射出されたレーザビームはビームスプリッター
48及び49を介して対物レンズ50に入射する。更
に、対物レンズ50から射出されるレーザビームは、一
度視野絞り51の開口部でスリット状に収束した後、ミ
ラーM2を介して投影光学系13に入射する。投影光学
系13に入射したレーザビームは、その瞳面のほぼ中央
を通った後、投影光学系13のイメージフィールド内で
X方向に伸び、且つ光軸AXに向かうような細長い帯状
スポット光としてウエハW上に投影される。
The LSA optical system 46 includes a beam expander, a cylindrical lens and the like, and the laser beam emitted from the LSA optical system 46 enters the objective lens 50 via the beam splitters 48 and 49. Further, the laser beam emitted from the objective lens 50 once converges into a slit shape at the opening of the field stop 51, and then enters the projection optical system 13 via the mirror M2. The laser beam incident on the projection optical system 13 passes through almost the center of its pupil plane, then extends in the X direction within the image field of the projection optical system 13 and is directed to the optical axis AX as an elongated strip-shaped spot light on the wafer. Projected onto W.

【0036】スポット光とウエハW上のウエハマーク
(回折格子マーク)とをY方向に相対移動したとき、当
該ウエハマークから発生する光は投影光学系13、対物
レンズ50等を介して光電検出器52で受光される。光
電検出器52は、ウエハマークからの光のうち±1次〜
3次回折光のみを光電変換し、このように光電変換して
得られた光強度に応じた光電信号SDiを主制御系18
内のLSA演算ユニット57に出力する。LSA演算ユ
ニット57にはレーザ干渉計15からの位置信号PDs
も供給され、LSA演算ユニット57はウエハステージ
WSの単位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同
期して光電信号SDiをサンプリングする。更に、LS
A演算ユニット57は、各サンプリング値をデジタル値
に変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算
処理によってウエハマークのY方向の位置を算出し、こ
の情報を図3のアライメントデータ記憶部61に出力す
る。
When the spot light and the wafer mark (diffraction grating mark) on the wafer W are moved relative to each other in the Y direction, the light generated from the wafer mark passes through the projection optical system 13, the objective lens 50 and the like and is a photoelectric detector. The light is received at 52. The photoelectric detector 52 has ± 1st order of the light from the wafer mark.
Only the third-order diffracted light is photoelectrically converted, and the photoelectric signal SDi corresponding to the light intensity obtained by photoelectrically converting in this manner is used as the main control system
It is output to the LSA calculation unit 57 in the inside. The LSA arithmetic unit 57 has a position signal PDs from the laser interferometer 15.
Also, the LSA calculation unit 57 samples the photoelectric signal SDi in synchronization with the up / down pulse generated for each unit movement amount of the wafer stage WS. Furthermore, LS
The A calculation unit 57 converts each sampling value into a digital value and stores it in the memory in the order of addresses, and then calculates the position of the wafer mark in the Y direction by a predetermined calculation process, and stores this information in the alignment data storage of FIG. It is output to the unit 61.

【0037】次に、図1の主制御系18の構成につき図
3を参照して説明する。図3は本例の主制御系18及び
これと関連する部材を示し、この図3において、LSA
演算ユニット57、LIA演算ユニット58、FIA演
算ユニット59、アライメントデータ記憶部61、EG
A演算ユニット62、記憶部63、ショットマップデー
タ部64、システムコントローラ65、ウエハステージ
コントローラ66及びレチクルステージコントローラ6
7より主制御系18が構成されている。これらの部材の
内で、LSA演算ユニット57、LIA演算ユニット5
8及びFIA演算ユニット59は、対応する光電信号よ
り各ウエハマークのステージ座標系(X,Y)での座標
位置を求め、この求めた座標位置をアライメントデータ
記憶部61に供給する。アライメントデータ記憶部61
内の計測された座標位置の情報はEGA演算ユニット6
2に供給される。
Next, the structure of the main control system 18 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the main control system 18 of this example and the members related thereto, and in FIG.
Arithmetic unit 57, LIA arithmetic unit 58, FIA arithmetic unit 59, alignment data storage unit 61, EG
A calculation unit 62, storage unit 63, shot map data unit 64, system controller 65, wafer stage controller 66, and reticle stage controller 6
A main control system 18 is composed of 7. Among these members, the LSA arithmetic unit 57 and the LIA arithmetic unit 5
8 and the FIA operation unit 59 obtains the coordinate position of each wafer mark in the stage coordinate system (X, Y) from the corresponding photoelectric signal, and supplies the obtained coordinate position to the alignment data storage unit 61. Alignment data storage unit 61
Information on the measured coordinate position in the EGA calculation unit 6
2 is supplied.

【0038】ショットマップデータ記憶部64には、ウ
エハW上の各ショット領域に属するウエハマークのウエ
ハW上の座標系(x,y)での設計上の配列座標値が記
憶され、これら設計上の配列座標値もEGA演算ユニッ
ト62に供給される。EGA演算ユニット62は、計測
された座標値及び設計上の座標値に基づいて、最小自乗
法によりウエハW上の座標系(x,y)での設計上の配
列座標値からステージ座標系(X,Y)での計算上の配
列座標値を求めるための6個の変換パラメータ((数
1)の変換パラメータa〜fに対応するもの)を求め、
これら変換パラメータa〜fを記憶部63に供給する。
The shot map data storage unit 64 stores the designed array coordinate values of the wafer marks belonging to each shot area on the wafer W in the coordinate system (x, y) on the wafer W. The array coordinate value of is also supplied to the EGA calculation unit 62. Based on the measured coordinate values and the designed coordinate values, the EGA calculation unit 62 uses the least squares method to convert the designed array coordinate values in the coordinate system (x, y) on the wafer W into the stage coordinate system (X , Y) to obtain six conversion parameters (corresponding to the conversion parameters a to f of (Equation 1)) for calculating the calculated array coordinate value,
The conversion parameters a to f are supplied to the storage unit 63.

【0039】この際に、システムコントローラ65は、
LSA演算ユニット57、LIA演算ユニット58及び
FIA演算ユニット59に対してウエハマークの座標位
置を算出させ、これに応じてEGA演算ユニット62は
それぞれ変換パラメータa〜fを求める。更にEGA演
算ユニット62は、そのように記憶された変換パラメー
タa〜fを用いてウエハW上の座標系(x,y)での設
計上の配列座標値からステージ座標系(X,Y)での計
算上の配列座標値を求め、この計算上の配列座標値をシ
ステムコントローラ65に供給する。
At this time, the system controller 65
The LSA arithmetic unit 57, the LIA arithmetic unit 58, and the FIA arithmetic unit 59 are caused to calculate the coordinate position of the wafer mark, and the EGA arithmetic unit 62 determines the conversion parameters a to f, respectively, in accordance with this. Further, the EGA calculation unit 62 uses the conversion parameters a to f stored in such a manner to convert the designed array coordinate values in the coordinate system (x, y) on the wafer W into the stage coordinate system (X, Y). The calculated array coordinate value is calculated and the calculated array coordinate value is supplied to the system controller 65.

【0040】これに応じて、システムコントローラ65
は、ウエハステージコントローラ66を介してレーザ干
渉計15の計測値をモニターしつつ、モーター16を介
して図1のウエハステージWSを駆動して、ウエハW上
の各ショット領域の位置決め及び各ショット領域への露
光を行う。また、システムコントローラ65は、レチク
ルステージコントローラ67を介してレーザ干渉計11
の計測値をモニターしつつ、モーター12を介して図1
のレチクルステージRSを駆動して、レチクルRの位置
調整を行う。
In response to this, the system controller 65
1 drives the wafer stage WS of FIG. 1 via the motor 16 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 15 via the wafer stage controller 66 to position each shot area on the wafer W and to perform each shot area. Exposure to. The system controller 65 also controls the laser interferometer 11 via the reticle stage controller 67.
1 while monitoring the measured value of
The reticle stage RS is driven to adjust the position of the reticle R.

【0041】次に、本例でウエハW上の各ショット領域
の位置決めを行って、各ショット領域にレチクルRのパ
ターン像を投影露光する際の動作につき説明する。先ず
ウエハW上のショット領域の配列及びアライメントマー
クとしてのウエハマークの形状等につき説明する。図4
(a)はウエハW上のショット領域の配列を示し、この
図4(a)において、ウエハW上にはウエハW上に設定
された座標系(x,y)に沿って規則的に露光対象とす
るショット領域(露光ショット)ES(3,1),ES(4,1),
‥‥,ES(4,6) が形成され、各露光ショットES(i,
j) にはそれまでの工程によりそれぞれチップパターン
が形成されている。また、各露光ショットES(i,j) は
x方向及びy方向に所定幅のストリートラインで区切ら
れており、各露光ショットES(i,j) に近接するx方向
に伸びたストリートラインの中央部にアライメントマー
クとしてのX方向用のウエハマークが形成され、各露光
ショットES(i,j) に近接するy方向に伸びたストリー
トラインの中央部にY方向のウエハマークが形成されて
いる。それらウエハマークの内で、図4(a)ではX方
向用のウエハマークMx1及びY方向用のウエハマーク
My1を示している。ウエハマークMx1及びMy1は
それぞれx方向及びy方向に所定ピッチで3本の直線パ
ターンを並べたものであり、これらのパターンはウエハ
Wの下部に凹部又は凸部のパターンとして形成したもの
である。
Next, an operation for positioning each shot area on the wafer W and projecting and exposing the pattern image of the reticle R on each shot area in this example will be described. First, the arrangement of shot areas on the wafer W and the shape of a wafer mark as an alignment mark will be described. Figure 4
4A shows an arrangement of shot areas on the wafer W. In FIG. 4A, the exposure target is regularly arranged on the wafer W along the coordinate system (x, y) set on the wafer W. Shot area (exposure shot) ES (3,1), ES (4,1),
.., ES (4,6) are formed, and each exposure shot ES (i,
Chip patterns are formed in j) by the previous steps. Further, each exposure shot ES (i, j) is separated by a street line having a predetermined width in the x direction and the y direction, and the center of the street line extending in the x direction close to each exposure shot ES (i, j). A wafer mark for the X direction is formed as an alignment mark at the portion, and a wafer mark for the Y direction is formed at the center of the street line extending in the y direction near each exposure shot ES (i, j). Among these wafer marks, FIG. 4A shows a wafer mark Mx1 for the X direction and a wafer mark My1 for the Y direction. The wafer marks Mx1 and My1 are formed by arranging three linear patterns at a predetermined pitch in the x direction and the y direction, respectively, and these patterns are formed in the lower portion of the wafer W as concave or convex patterns.

【0042】ウエハWへの露光を行う際には、それら露
光ショットES(i,j) の内から例えば斜線を施して示す
8個のショット領域が選択される。このように選択され
たショット領域をサンプルショットSA(1)〜SA
(8)とすると、各サンプルショットSA(i)にはそ
れぞれX方向用及びY方向用のウエハマークが近接して
形成されている。本例ではこれらのウエハマークの位置
を計測することにより、各サンプルショットSA(1)
〜SA(8)のステージ座標系(X,Y)上での座標位
置を計測する。具体的にウエハマークMx1の撮像信号
が、例えば図1の撮像素子34を介して図3のFIA演
算ユニット59に供給され、FIA演算ユニット59で
は設定された計測パラメータのもとでそのウエハマーク
Mx1のX方向の位置検出を行う。
When exposing the wafer W, eight shot areas shown by hatching are selected from the exposure shots ES (i, j). Sample shots SA (1) to SA are selected from the shot areas thus selected.
Assuming (8), the wafer marks for the X direction and the Y direction are formed close to each sample shot SA (i). In this example, each sample shot SA (1) is measured by measuring the positions of these wafer marks.
~ Measure the coordinate position of SA (8) on the stage coordinate system (X, Y). Specifically, the image pickup signal of the wafer mark Mx1 is supplied to, for example, the FIA calculation unit 59 of FIG. 3 via the image pickup device 34 of FIG. 1, and the FIA calculation unit 59 sets the wafer mark Mx1 under the set measurement parameter. The position detection in the X direction is performed.

【0043】図5は図2のFIA系の撮像素子34で撮
像されるウエハマークMx1の様子を示し、そのときに
得られる撮像信号は図3の波形データ記憶回路60に格
納される。図5に示すように、撮像素子34の撮像視野
VSA内には、3本の直線状パターンからなるウエハマ
ークMx1と、これを挟むように図1の指標板30上に
形成された指標マークFM1,FM2とが配置されてい
る。撮像素子34はそれらウエハマークMx1及び指標
マークFM1,FM2の像を水平走査線VLに沿って電
気的に走査する。この際、1本の走査線だけではSN比
の点で不利なので、撮像視野VSAに収まる複数本の水
平走査線によって得られる撮像信号のレベルを、水平方
向の各画素毎に加算平均することが望ましい。これによ
り、ウエハマークMx1のX方向の位置が計測され、同
様にY方向用のFIA系により、ウエハマークMy1の
Y方向の位置が計測される。
FIG. 5 shows a state of the wafer mark Mx1 imaged by the FIA type image pickup device 34 of FIG. 2, and the image pickup signal obtained at that time is stored in the waveform data storage circuit 60 of FIG. As shown in FIG. 5, within the imaging visual field VSA of the image sensor 34, a wafer mark Mx1 having three linear patterns and an index mark FM1 formed on the index plate 30 of FIG. 1 so as to sandwich the wafer mark Mx1. , FM2 are arranged. The image sensor 34 electrically scans the images of the wafer mark Mx1 and the index marks FM1 and FM2 along the horizontal scanning line VL. At this time, since only one scanning line is disadvantageous in terms of SN ratio, it is possible to add and average the levels of the imaging signals obtained by a plurality of horizontal scanning lines within the imaging visual field VSA for each pixel in the horizontal direction. desirable. As a result, the position of the wafer mark Mx1 in the X direction is measured, and similarly, the position of the wafer mark My1 in the Y direction is measured by the FIA system for the Y direction.

【0044】図4(b)はウエハマークの他の例を示
し、この図4(b)において、計測方向であるX方向に
対して所定ピッチの回折格子状のパターンからなるウエ
ハマークMAxが形成されている。このウエハマークM
Axの位置検出を行うには、図1のアライメントセンサ
ー17中のLIA光学系45(図2参照)から射出され
る2本のレーザビームBM1 及びBM2 を所定の交差角
でそのウエハマークMAx上に照射する。その交差角及
びウエハマークMAxのX方向のピッチは、レーザビー
ムBM1 によるウエハマークMAxからの−1次回折光
1(-1) 及びレーザービームBM2 によるウエハマーク
MAxからの+1次回折光B2(+) が平行になるように
設定される。これら−1次回折光B1(-1) 及び+1次回
折光B2(+)の干渉光が図2の光電検出器52で光電信号
SDwに変換され、この光電信号SDwがLIA演算ユ
ニット58に供給され、LIA演算ユニット58では、
参照信号としての光電信号SRと光電信号SDwとの位
相差より、ウエハマークMAxのX方向の位置ずれ量を
算出する。
FIG. 4 (b) shows another example of the wafer mark. In FIG. 4 (b), a wafer mark MAX formed of a diffraction grating pattern having a predetermined pitch with respect to the measurement direction X is formed. Has been done. This wafer mark M
In order to detect the position of Ax, the two laser beams BM 1 and BM 2 emitted from the LIA optical system 45 (see FIG. 2) in the alignment sensor 17 of FIG. Irradiate on. Its pitch in the X direction of the crossing angle and the wafer mark MAx is the laser beam BM 1 -1 order diffracted light B 1 from the wafer mark MAx by (-1) and the laser beam BM 2 +1 order diffracted light B 2 from the wafer mark MAx by (+) Is set to be parallel. The interference light of the -1st-order diffracted light B 1 (-1) and the + 1st-order diffracted light B 2 (+) is converted into a photoelectric signal SDw by the photoelectric detector 52 in FIG. 2, and the photoelectric signal SDw is supplied to the LIA operation unit 58. In the LIA arithmetic unit 58,
The amount of misalignment of the wafer mark MAx in the X direction is calculated from the phase difference between the photoelectric signal SR as the reference signal and the photoelectric signal SDw.

【0045】図4(c)はウエハマークの更に他の例を
示し、この図4(c)において、計測方向であるX方向
に垂直なY方向に対して所定ピッチで配列されたドット
マークからなるウエハマークMByが形成されている。
このウエハマークMByの位置検出を行うには、図1の
アライメントセンサー17中のLSA光学系46(図2
参照)から射出されたレーザビームを、そのウエハマー
クMByの近傍にY方向に長いスリット状のスポット光
LYSとして照射する。そして、図1のウエハステージ
WSを駆動して、ウエハマークMByをそのスポット光
LYSに対して走査すると、スポット光LYSがウエハ
マークMBy上を走査している範囲では、ウエハマーク
MByから所定の方向に回折光が射出される。この回折
光を図2の光電検出器52で光電変換して得られた光電
信号SDiがLSA演算ユニット57に供給され、LS
A演算ユニット57は設定された計測パラメータのもと
でウエハマークMByのX方向の位置を求める。
FIG. 4C shows still another example of the wafer mark. In FIG. 4C, the dot marks are arranged at a predetermined pitch in the Y direction perpendicular to the X direction which is the measurement direction. The wafer mark MBy is formed.
To detect the position of the wafer mark MBy, the LSA optical system 46 (see FIG. 2) in the alignment sensor 17 of FIG.
The laser beam emitted from the laser beam is emitted as slit-shaped spot light LYS long in the Y direction near the wafer mark MBy. Then, when the wafer stage WS of FIG. 1 is driven and the wafer mark MBy is scanned with respect to the spot light LYS, in a range in which the spot light LYS scans the wafer mark MBy, the wafer mark MBy is moved in a predetermined direction from the wafer mark MBy. Diffracted light is emitted to. A photoelectric signal SDi obtained by photoelectrically converting the diffracted light by the photoelectric detector 52 of FIG. 2 is supplied to the LSA operation unit 57, and LS
The A calculation unit 57 obtains the position of the wafer mark MBy in the X direction based on the set measurement parameter.

【0046】次に、本例の投影露光装置で図4(a)の
ウエハWの各露光ショットES(i,j) へレチクルRのパ
ターン像を露光する際の全体の動作の一例につき説明す
る。本例は、重み付きのEGA(エンハーンスト・グロ
ーバル・アライメント)方式で重み付け定数の与え方を
工夫したものである。先ず、図4(a)の8個のサンプ
ルショットSA(1)〜SA(8)に属するウエハマー
クのステージ座標系(X,Y)での座標値を計測する。
この場合の計測センサーとしては、例えば図1の撮像素
子34を含むFIA系が使用されるが、ウエハマークの
形状によってはLIA系又はLSA系も使用される。そ
の計測された座標値は図3のアライメントデータ記憶部
61を介してEGA演算ユニット62に供給され、EG
A演算ユニット62は、ウエハマークの設計上の座標値
及び計測された座標値より、(数1)を満足する6個の
変換パラメータa〜fの値を重み付きの最小自乗法を用
いて求める。これが重み付きのEGA計算と呼ばれる計
算である。
Next, an example of the entire operation when the pattern image of the reticle R is exposed on each exposure shot ES (i, j) of the wafer W of FIG. 4A by the projection exposure apparatus of this example will be described. . In this example, a method of giving a weighting constant is devised by a weighted EGA (enhanced global alignment) method. First, the coordinate values of the wafer marks belonging to the eight sample shots SA (1) to SA (8) in FIG. 4A in the stage coordinate system (X, Y) are measured.
As the measurement sensor in this case, for example, an FIA system including the image sensor 34 of FIG. 1 is used, but depending on the shape of the wafer mark, an LIA system or an LSA system is also used. The measured coordinate values are supplied to the EGA calculation unit 62 via the alignment data storage unit 61 of FIG.
The A calculation unit 62 obtains the values of the six conversion parameters a to f satisfying (Equation 1) from the designed and measured coordinate values of the wafer mark using the weighted least squares method. . This is a calculation called weighted EGA calculation.

【0047】具体的に重み付きEGA方式の内の第1の
方式である、W1−EGA方式を使用した場合には、ウ
エハW上の露光ショットES(i,j) の計算上の座標位置
を決定する際、この露光ショットとm個(図4ではm=
8)のサンプルショットSA(1)〜SA(8)との間
の距離LK1〜LK8に応じて、それらm個のサンプル
ショットの計測された座標位置(アライメントデータ)
のそれぞれに重みWij n が与えられる。従って、次のよ
うに残留誤差成分Eijを定義する。
Specifically, when the W1-EGA method, which is the first method among the weighted EGA methods, is used, the calculated coordinate position of the exposure shot ES (i, j) on the wafer W is calculated. When determining, this exposure shot and m (in FIG. 4, m =
8) Measured coordinate positions (alignment data) of these m sample shots according to the distances LK1 to LK8 between the sample shots SA (1) to SA (8).
Is given a weight W ij n . Therefore, the residual error component Eij is defined as follows.

【0048】[0048]

【数2】 [Equation 2]

【0049】そして、このように定義される残留誤差成
分Eijが最小になるように(数1)の変換パラメータ
a〜fの値が決定される。なお、ここでは露光ショット
ES(i,j) 毎に使用するサンプルショットSA(1)〜
SA(8)は同一であるが、当然に各露光ショットES
(i,j) 毎に各サンプルショットSA(n)までの距離は
異なる。従って、サンプルショットSA(n)の座標位
置(アライメントデータ)に与える重みWijn は露光シ
ョットES(i,j) 毎に変化する。そして、露光ショット
ES(i,j) 毎に変換パラメータa〜fを決定して、(数
1)より計算上の座標位置を算出することにより、ウエ
ハW上の全露光ショットの計算上の配列座標(ショット
配列)が決定される。
Then, the values of the conversion parameters a to f of (Equation 1) are determined so that the residual error component Eij defined in this way is minimized. Note that here, sample shots SA (1) to be used for each exposure shot ES (i, j)
SA (8) is the same, but naturally each exposure shot ES
The distance to each sample shot SA (n) is different for each (i, j). Therefore, the weight W ijn given to the coordinate position (alignment data) of the sample shot SA (n) changes for each exposure shot ES (i, j). Then, by determining the conversion parameters a to f for each exposure shot ES (i, j) and calculating the coordinate position on the basis of (Equation 1), the calculation array of all the exposure shots on the wafer W is calculated. The coordinates (shot array) are determined.

【0050】このようにW1−EGA方式ではウエハW
上の各露光ショットES(i,j) 毎に、各サンプルショッ
トSA(n)の座標データに対する重みWijn が変化す
る。一例としてその重みWijn を、露光ショットES
(i,j) とn番目のサンプルショットSA(n)との距離
LKnの関数として次のように表す。但し、パラメータ
Sは重み付けの度合いを変更するためのパラメータであ
る。
Thus, in the W1-EGA method, the wafer W is
The weight W ijn for the coordinate data of each sample shot SA (n) changes for each exposure shot ES (i, j) above. As an example, the weight W ijn is set to the exposure shot ES
It is expressed as a function of the distance LKn between (i, j) and the nth sample shot SA (n) as follows. However, the parameter S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0051】[0051]

【数3】 [Equation 3]

【0052】この式から明かなように、露光ショットE
S(i,j) までの距離LKnが短いサンプルショットSA
(n)程、そのアライメントデータに与える重みWijn
が大きくなるようになっている。また、(数3)におい
て、パラメータSの値が十分大きい場合、統計演算処理
の結果は通常のEGA方式で得られる結果とほぼ等しく
なる。一方、ウエハ上の露光ショットES(i,j) を全て
サンプルショットSA(n)とし、パラメータSの値を
十分零に近づけると、各ショット領域毎にウエハマーク
の位置を計測して位置合わせを行う所謂ダイ・バイ・ダ
イ方式で得られる結果とほぼ等しくなる。即ち、W1−
EGA方式では、パラメータSを適当な値に設定するこ
とにより、EGA方式とダイ・バイ・ダイ方式との中間
の効果を得ることができる。
As is clear from this equation, the exposure shot E
Sample shot SA with short distance LKn to S (i, j)
(N), the weight W ijn given to the alignment data
Is becoming larger. Further, in (Equation 3), when the value of the parameter S is sufficiently large, the result of the statistical calculation process is almost equal to the result obtained by the normal EGA method. On the other hand, when all the exposure shots ES (i, j) on the wafer are sample shots SA (n) and the value of the parameter S is made sufficiently close to zero, the position of the wafer mark is measured for each shot area to perform the alignment. This is almost the same as the result obtained by the so-called die-by-die method. That is, W1-
In the EGA method, by setting the parameter S to an appropriate value, an intermediate effect between the EGA method and the die-by-die method can be obtained.

【0053】また、パラメータSの値は一例として次の
ように与えられる。この式において、Dは重みパラメー
タであり、オペレータが重みパラメータDの値を所定値
に設定することにより、自動的にパラメータS、ひいて
は重みWijn が決定される。
The value of the parameter S is given as an example as follows. In this equation, D is a weighting parameter, and the operator sets the value of the weighting parameter D to a predetermined value to automatically determine the parameter S, and thus the weighting W ijn .

【0054】[0054]

【数4】S=D2 /(8・loge10) この重みパラメータDの物理的意味は、ウエハ上の各シ
ョット領域の座標位置を計算するのに有効なサンプルシ
ョットの範囲(以下、単に「ゾーン」と呼ぶ)である。
即ち、ゾーンが大きい場合は有効なサンプルショットの
数が多くなるので、従来のEGA方式で得られる結果に
近くなる。逆に、ゾーンが小さい場合は、有効なサンプ
ルショットの数が少なくなるので、ダイ・バイ・ダイ方
式で得られる結果に近くなる。
S = D 2 / (8 · log e 10) The physical meaning of this weight parameter D is that the range of sample shots effective for calculating the coordinate position of each shot area on the wafer (hereinafter, simply "Zone").
That is, when the zone is large, the number of effective sample shots is large, and the result is close to the result obtained by the conventional EGA method. On the contrary, when the zone is small, the number of valid sample shots is small, and the result is close to the result obtained by the die-by-die method.

【0055】また、パラメータSを決定する式は(数
4)に限定されず、例えば次の(数5)を用いることも
できる。但し、ウエハの面積をA[mm2 ]、サンプル
ショットの数をm、補正係数(正の実数)をCとしてい
る。
The equation for determining the parameter S is not limited to (Equation 4), and the following (Equation 5) can be used, for example. However, the area of the wafer is A [mm 2 ], the number of sample shots is m, and the correction coefficient (positive real number) is C.

【0056】[0056]

【数5】S=A/(m・C) この(数5)はウエハサイズ(面積)やサンプルショッ
トの数の変化をパラメータSの決定に反映させること
で、当該決定に際して使用すべき補正係数Cの最適値が
あまり変動しないようにしたものである。その補正係数
Cが小さい場合はパラメータSの値が大きくなり、従来
のEGA方式で得られる結果に近くなり、補正係数Cが
大きい場合は、パラメータSの値が小さくなるので、ダ
イ・バイ・ダイ方式で得られる結果に近くなる。従っ
て、予め実験又はシミュレーション等によって決定した
補正係数Cを、オペレータ又は識別コードの読み取り装
置を介して露光装置に入力するだけで、(数5)からア
ライメントデータに対する重み付けの度合い、即ち(数
3)で定まる重みWijn が自動的に決定される。
[Equation 5] S = A / (m · C) This (Equation 5) reflects the change in the wafer size (area) and the number of sample shots in the determination of the parameter S, and is a correction coefficient to be used in the determination. The optimum value of C does not fluctuate too much. When the correction coefficient C is small, the value of the parameter S is large, and the value is close to the result obtained by the conventional EGA method. When the correction coefficient C is large, the value of the parameter S is small. Close to the results obtained with the method. Therefore, only by inputting the correction coefficient C previously determined by experiments or simulations to the exposure apparatus via the operator or the identification code reader, the degree of weighting of the alignment data from (Equation 5), that is, (Equation 3) The weight W ijn determined by is automatically determined.

【0057】なお、W1−EGA方式の代わりに第2の
重み付けEGA方式(W2−EGA方式)を使用しても
良い。このW2−EGA方式では、ウエハWの変形中心
点(非線形歪みの点対称中心)、即ちウエハセンター
と、ウエハW上の露光ショットES(i,j) との間の距離
(半径)をLEijとして、ウエハセンターとm個(図
ではm=8)のサンプルショットSA(1)〜SA
(8)のそれぞれとの間の距離(半径)をLW1〜LW
8とする。そして、このW2−EGA方式でも、W1−
EGA方式と同様に、距離LEij及び距離LW1〜L
W8に応じて、8個のサンプルショットSA(1)〜S
A(8)のアライメントデータの各々に次式で定義され
る重みWijn ′を与える。
The second weighted EGA system (W2-EGA system) may be used instead of the W1-EGA system. In this W2-EGA method, the distance (radius) between the deformation center point of the wafer W (the point symmetry center of the nonlinear distortion), that is, the wafer center and the exposure shot ES (i, j) on the wafer W is LEij. , Wafer center and m (m = 8 in the figure) sample shots SA (1) to SA
The distance (radius) between each of (8) is LW1 to LW
8 And even in this W2-EGA method, W1-
Similar to the EGA method, the distance LEij and the distances LW1 to LW
Eight sample shots SA (1) to S (S) depending on W8
A weight W ijn ′ defined by the following equation is given to each of the alignment data of A (8).

【0058】[0058]

【数6】 [Equation 6]

【0059】この(数6)におけるパラメータSとして
も、(数4)又は(数5)のパラメータSが使用され
る。そして、その重みWijn ′を(数2)の重みWijn
の代わりに代入して、(数2)の残留誤差成分Eijが
最小になるように変換パラメータa〜fが決定される。
その後、EGA演算ユニット62は、上述のように求め
た変換パラメータa〜f及び各露光ショットES(i,j)
の設計上の配列座標値を(数1)に代入して、各露光シ
ョットES(i,j) の計算上の配列座標値を求める。
As the parameter S in this (Equation 6), the parameter S in (Equation 4) or (Equation 5) is also used. Then, the weight W ijn of the weight W ijn '(number 2)
Instead of, the conversion parameters a to f are determined so that the residual error component Eij of (Equation 2) is minimized.
After that, the EGA calculation unit 62 uses the conversion parameters a to f and the exposure shots ES (i, j) obtained as described above.
Substituting the designed array coordinate value of (1) into (Equation 1), the calculated array coordinate value of each exposure shot ES (i, j) is obtained.

【0060】次に、そのように求められた計算上の配列
座標値より、各露光ショットES(i,j) 内の歪み量を求
める。具体的に、図6(a)に示すように、露光ショッ
トES(i,j) に対してその左右の露光ショットES(i-
1,j) ,ES(i+1,j) 及び上下の露光ショットES(i,j+
1) ,ES(i,j-1) の、設計上の座標値と計算上の座標
値との位置ずれ量(ベクトル)が次の場合について説明
する。 露光ショットES(i,j) の位置ずれ量:(P1,Q
1) 露光ショットES(i-1,j) の位置ずれ量:(P2,Q
2) 露光ショットES(i+1,j) の位置ずれ量:(P3,Q
3) 露光ショットES(i,i-1) の位置ずれ量:(P4,Q
4) 露光ショットES(i,i+1) の位置ずれ量:(P5,Q
5)
Next, the amount of distortion in each exposure shot ES (i, j) is obtained from the calculated array coordinate values thus obtained. Specifically, as shown in FIG. 6A, with respect to the exposure shot ES (i, j), exposure shots ES (i-
1, j), ES (i + 1, j) and upper and lower exposure shots ES (i, j +
1), ES (i, j-1) will be described for the case where the positional deviation amount (vector) between the designed coordinate value and the calculated coordinate value is as follows. Positional deviation of exposure shot ES (i, j): (P1, Q
1) Amount of displacement of exposure shot ES (i-1, j): (P2, Q
2) Positional deviation of exposure shot ES (i + 1, j): (P3, Q
3) Positional deviation of exposure shot ES (i, i-1): (P4, Q
4) Position shift amount of exposure shot ES (i, i + 1): (P5, Q
5)

【0061】図6(b)に示すように、その計測結果を
用いて、各露光ショットES(i,j)内部の歪みDijを
次のように、X方向の歪みベクトル〈Dijx〉とY方
向の歪みベクトル〈Dijy〉とを用いて定義する。
As shown in FIG. 6B, using the measurement results, the distortion Dij inside each exposure shot ES (i, j) is calculated as follows by the distortion vector <Dijx> in the X direction and the Y direction. , And the distortion vector <Digy> is defined.

【0062】[0062]

【数7】Dij=(〈Dijx〉,〈Dijy〉) この場合、X方向の歪みベクトル〈Dijx〉とY方向
の歪みベクトル〈Dijy〉とは次のようになる。
Dij = (<Dijx>, <Dijy>) In this case, the distortion vector <Dijx> in the X direction and the distortion vector <Dijy> in the Y direction are as follows.

【0063】[0063]

【数8】 〈Dijx〉=((P2+P3-2×P1)/2,(Q2+Q3-2×Q1)/2 ) 〈Dijy〉=((P4+P5-2×P1)/2,(Q4+Q5-2×Q1)/2 ) 即ち、露光ショットES(i,j) のX方向の両側の露光シ
ョットの中点CXに対する露光ショットES(i,j) の中
心からのベクトルがX方向の歪みベクトル〈Dijx〉
であり、露光ショットES(i,j) のY方向の両側の露光
ショットの中点CYに対する露光ショットES(i,j) の
中心からのベクトルがY方向の歪みベクトル〈Dij
x〉である。
[Expression 8] <Dijx> = ((P2 + P3-2 × P1) / 2, (Q2 + Q3-2 × Q1) / 2) <Dijy> = ((P4 + P5-2 × P1) / 2, (Q4 + Q5-2 × Q1) / 2) That is, the vector from the center of the exposure shot ES (i, j) to the midpoint CX of the exposure shot ES (i, j) on both sides in the X direction is X. Direction distortion vector <Dijx>
And the vector from the center of the exposure shot ES (i, j) with respect to the midpoint CY of the exposure shots on both sides of the exposure shot ES (i, j) in the Y direction is the distortion vector <Dij in the Y direction.
x>.

【0064】また、露光ショットES(i,j) がウエハW
の端部に存在し、上下左右の一方の露光ショットがな
く、歪みを計算できない場合には、近傍の露光ショット
の歪みの値で代用する。例えばウエハWの左端の露光シ
ョットでは、該ショットの右側の露光ショットの歪みの
X成分を該ショットのX方向の歪みベクトルとする。こ
の場合、Y方向の成分については通常の計算ができるの
で、実際の計算値を用いる。
Also, the exposure shot ES (i, j) is the wafer W.
If there is no upper, lower, left, or right exposure shot and the distortion cannot be calculated, the value of the distortion of the adjacent exposure shot is used instead. For example, in the exposure shot on the left end of the wafer W, the X component of the distortion of the exposure shot on the right side of the shot is taken as the distortion vector in the X direction of the shot. In this case, since the normal calculation can be performed for the component in the Y direction, the actual calculated value is used.

【0065】次に、この各露光ショットES(i,j) の内
部の歪みDijと、露光ショットES(p,q) とサンプル
ショットSA(k)との間を結ぶ直線が各露光ショット
の内部を通る長さL(i,j) の積の総和として、サンプル
ショットSA(k)と露光ショットES(p,q) との間の
歪み量D(pqk)を求める。即ち、歪み量D(pq
k)は次のようにX方向のベクトルとY方向のベクトル
とに分割される。
Next, a straight line connecting the distortion Dij inside each exposure shot ES (i, j) and the exposure shot ES (p, q) and the sample shot SA (k) is the inside of each exposure shot. The distortion amount D (pqk) between the sample shot SA (k) and the exposure shot ES (p, q) is obtained as the sum of products of lengths L (i, j) passing through. That is, the distortion amount D (pq
k) is divided into a vector in the X direction and a vector in the Y direction as follows.

【0066】[0066]

【数9】D(pqk)=(〈Dx(pqk)〉,〈Dy
(pqk)〉) この場合、X方向のベクトル〈Dx(pqk)〉とY方
向のベクトル〈Dy(pqk)〉とは次のようになる。
但し、和記号Σijは、添字i及びjに関する和を表わ
す。
## EQU9 ## D (pqk) = (<Dx (pqk)>, <Dy
(Pqk)>) In this case, the vector <Dx (pqk)> in the X direction and the vector <Dy (pqk)> in the Y direction are as follows.
However, the sum symbol Σ ij represents the sum of the subscripts i and j.

【0067】[0067]

【数10】 〈Dx(pqk)〉=ΣijL(i,j)〈Dijx〉 〈Dy(pqk)〉=ΣijL(i,j)〈Dijy〉 ここで、歪み量D(pqk)を求める際に、各露光ショ
ットは所定のショットピッチでウエハ上に規則的に並ん
でいるとして計算を行う。例えば、図7に示すように、
露光ショットES(3,3) に対するサンプルショットSA
(3)の歪み量D(333)の各成分〈Dx(33
3)〉及び〈Dy(333)〉は、次のようになる。
<Dx (pqk)> = Σ ij L (i, j) <Dijx><Dy(pqk)> = Σ ij L (i, j) <Dijy> where the distortion amount D (pqk) is When obtaining, the exposure shots are calculated assuming that they are regularly arranged on the wafer at a predetermined shot pitch. For example, as shown in FIG.
Sample shot SA for exposure shot ES (3,3)
Each component of the distortion amount D (333) of (3) <Dx (33
3)> and <Dy (333)> are as follows.

【0068】[0068]

【数11】〈Dx(333)〉=L(1,3)〈D13x〉
+L(2,3)〈D23x〉+L(3,3)〈D33x〉, 〈Dy(333)〉=L(1,3)〈D13y〉+L(2,3)
〈D23y〉+L(3,3)〈D33y〉
[Equation 11] <Dx (333)> = L (1,3) <D13x>
+ L (2,3) <D23x> + L (3,3) <D33x>, <Dy (333)> = L (1,3) <D13y> + L (2,3)
<D23y> + L (3,3) <D33y>

【0069】そして、本例では、この歪み量D(pq
k)のX成分〈Dx(pqk)〉及びY成分〈Dy(p
qk)〉)に応じた重みWx(pqk) 及びWy(pqk) を各
サンプルショットSA(k)の残留誤差に対して持たせ
る。その重みWx(k)の一例は、次のように所定の定
数Cと歪み量の成分の絶対値との差分となる。
In this example, the distortion amount D (pq
X component <Dx (pqk)> and Y component <Dy (p
qk)>) corresponding weights Wx (pqk) and Wy (pqk) to the residual error of each sample shot SA (k). An example of the weight Wx (k) is the difference between the predetermined constant C and the absolute value of the distortion amount component as follows.

【0070】[0070]

【数12】Wx(pqk)=C−|〈Dx(pqk)〉|
(C≧|〈Dx(pqk)〉|), Wx(pqk)=0 (C<|〈Dx(pqk)〉|) また、Y方向の重みWy(pqk) についても同じ形で表す
ことができる。即ち、歪み量が大きい程、重みWx(pq
k) 及びWy(pqk) の値は小さくなる。
## EQU12 ## Wx (pqk) = C- | <Dx (pqk)> |
(C ≧ | <Dx (pqk)> |), Wx (pqk) = 0 (C <| <Dx (pqk)> |) The weight Wy (pqk) in the Y direction can also be expressed in the same form. . That is, the larger the distortion amount, the more weight Wx (pq
The values of k) and Wy (pqk) become smaller.

【0071】この重みWx(pqk) 及びWy(pqk) を用い
て、各サンプルショットSA(k)の残留誤差のX成分
及びY成分毎にそれぞれ重み付けをして、各露光ショッ
トES(p,q) についてEGA計算を行う。即ち、この場
合の(数2)に対応する残留誤差成分Epqは次のよう
になる。
Using the weights Wx (pqk) and Wy (pqk), the X and Y components of the residual error of each sample shot SA (k) are weighted, and each exposure shot ES (p, q). ) Is calculated for EGA. That is, the residual error component Epq corresponding to (Equation 2) in this case is as follows.

【0072】[0072]

【数13】 [Equation 13]

【0073】そして、この残留誤差成分を最小にするよ
うに、(数1)の変換パラメータa〜fが各露光ショッ
トES(p,q) 毎に定められ、その変換パラメータa〜f
及びその露光ショットの設計上の座標値より、ステージ
座標系(X,Y)上の計算上の配列座標が求められる。
また、FIA系、LIA系及びLSA系のアライメント
センサーの計測中心と投影光学系13の露光フィールド
内の基準点との間隔であるベースライン量はそれぞれ予
め求められている。そこで、システムコントローラ65
は、EGA演算ユニット62で算出された配列座標にベ
ースライン量の補正を行って得られた計算上の座標値に
基づいて、順次各ショット領域ES(p,q) の位置決めを
行って、レチクルRのパターン像を露光する。
Then, the conversion parameters a to f of (Equation 1) are determined for each exposure shot ES (p, q) so as to minimize the residual error component, and the conversion parameters a to f are set.
And the designed coordinate values of the exposure shot, the calculated array coordinates on the stage coordinate system (X, Y) are obtained.
The baseline amount, which is the distance between the measurement center of the FIA, LIA, and LSA alignment sensors and the reference point in the exposure field of the projection optical system 13, is determined in advance. Therefore, the system controller 65
Is a reticle that sequentially positions each shot area ES (p, q) based on the calculated coordinate values obtained by correcting the array amount calculated by the EGA calculation unit 62 for the baseline amount. The pattern image of R is exposed.

【0074】本例の方法を図8(a)に示す歪みを有す
るウエハWに対して適用した結果を示す。図8(a)に
おいて、例えば露光ショットES(i,j) には中心の点P
1から外側の点P2に直線が引かれているが、その直線
は、各種プロセスを経たことによりその露光ショットE
S(i,j) の中心が、設計上の点P1から点P2に移動し
たことを意味している。従って、図8(a)のウエハW
は、中央部だけが局所的に半径方向に伸びたような歪み
の状態を示している。
The results of applying the method of this example to the wafer W having the distortion shown in FIG. In FIG. 8A, for example, in the exposure shot ES (i, j), the central point P
A straight line is drawn from 1 to the outer point P2, but the straight line is the exposure shot E due to various processes.
This means that the center of S (i, j) has moved from the design point P1 to the point P2. Therefore, the wafer W of FIG.
Indicates a strained state in which only the central portion locally extends in the radial direction.

【0075】その図8(a)のウエハWに対して、図8
(b)に示すように、斜線を施した13個の露光ショッ
トをサンプルショットSA(1)〜SA(13)とし
て、先ず残留誤差成分を(数2)で表す単純な重み付け
EGA方式で位置合わせを行った。この結果、各露光シ
ョット毎の計算上の配列座標と実際の配列座標との差分
である残留誤差は、それぞれ図8(b)に線分で示すよ
うになった。
For the wafer W shown in FIG.
As shown in (b), 13 shaded exposure shots are used as sample shots SA (1) to SA (13), and the residual error component is first aligned by a simple weighted EGA method represented by (Equation 2). I went. As a result, the residual error, which is the difference between the calculated array coordinate and the actual array coordinate for each exposure shot, is shown by a line segment in FIG. 8B.

【0076】一方、本実施例のように、残留誤差成分を
(数13)で表すという歪み量により重みを変える重み
付けEGA方式で位置合わせを行った場合には、図8
(c)に示すように、各露光ショットの残留誤差が極め
て小さくなり、アライメント精度向上の効果が認められ
た。例えば図8(b)の或る露光ショットの残留誤差ベ
クトルδ1に対して、図8(c)の対応する露光ショッ
トの残留誤差ベクトルδ2の絶対値は大幅に小さくなっ
ている。
On the other hand, in the case where the alignment is performed by the weighted EGA method in which the residual error component is represented by (Equation 13) and the weight is changed according to the distortion amount as in the present embodiment, FIG.
As shown in (c), the residual error of each exposure shot was extremely small, and the effect of improving the alignment accuracy was recognized. For example, with respect to the residual error vector δ1 of a certain exposure shot in FIG. 8B, the absolute value of the residual error vector δ2 of the corresponding exposure shot in FIG. 8C is significantly smaller.

【0077】なお、歪み量D(pqk)のX成分〈Dx
(pqk)〉及びY成分〈Dy(pqk)〉)に応じた
重みWx(pqk) 及びWy(pqk) の設定方法としては、上
述の(数12)だけでなく、例えば所定の定数Cを用い
た次のような関数を用いても良い。
The X component of the distortion amount D (pqk) <Dx
(Pqk)> and the Y component <Dy (pqk)>) as the setting method of the weights Wx (pqk) and Wy (pqk) are not limited to the above (Equation 12), for example, a predetermined constant C is used. Alternatively, the following function may be used.

【0078】[0078]

【数14】 Wx(pqk)=1/(C+|〈Dx(pqk)〉|) また、一般に、重みWx(pqk) 及びWy(pqk) はそれぞ
れ、歪み量の大きさ|〈Dx(pqk)〉|及び|〈D
y(pqk)〉|が大きいほど小さくなるような関数で
あればよい。
[Expression 14] Wx (pqk) = 1 / (C + | <Dx (pqk)> |) In general, the weights Wx (pqk) and Wy (pqk) are respectively the magnitudes of the distortion amounts | <Dx (pqk). > | And | <D
The function may be such that it decreases as y (pqk)> | increases.

【0079】次に、各露光ショット内の歪み量を求める
のに、上記実施例ではサンプルショットの計測された座
標値から重み付けEGA方式により各露光ショットの計
算上の配列座標を求めていた。しかしながら、露光ショ
ット内の歪み量を求める方法は上記方法に限定されるも
のではなく、例えば以下の方法によってもよい。即ち、
図4において、各サンプルショットSA(i)に対し
て、このショットの中心の計測された座標(Pi,Q
i)と、そのショットからX方向及びY方向のショット
位置がそれぞれm及びnショット分だけ異なる、別のサ
ンプルショットSA(j)の中心の計測された座標(P
j,Qj)との相対差を求める。その後、2点間の線形
補間により、サンプルショットSA(i)の中心とサン
プルショットSA(j)の中心との間を結ぶ直線と、サ
ンプルショットSA(i)の辺との交点のショット中心
に対する相対位置差(ΔXij,ΔYij)を次のよう
に求める。
Next, in order to obtain the amount of distortion in each exposure shot, in the above embodiment, the calculated array coordinates of each exposure shot were obtained from the measured coordinate values of the sample shot by the weighted EGA method. However, the method of obtaining the distortion amount in the exposure shot is not limited to the above method, and the following method may be used, for example. That is,
In FIG. 4, for each sample shot SA (i), the measured coordinates (Pi, Q
i) and the measured coordinates (P) of the center of another sample shot SA (j) in which the shot position in the X direction and the shot position in the Y direction differ from that shot by m and n shots, respectively.
j, Qj). After that, by linear interpolation between two points, the straight line connecting the center of the sample shot SA (i) and the center of the sample shot SA (j) and the shot center at the intersection of the side of the sample shot SA (i) The relative position difference (ΔXij, ΔYij) is calculated as follows.

【0080】[0080]

【数15】ΔXij=(Pj−Pi)/{(2m)2
(2n)21/2 ΔYij=(Qj−Qi)/{(2m)2 +(2n)
21/2 この結果を用いてサンプルショットSA(i)の外形を
求める。このために、中心間を結ぶ直線と辺との交点の
ショット中心に対する相対位置差(ΔXij,ΔYi
j)(j=1,2,‥‥,8;j≠i)を用いて、各相
対位置差にショット間距離に応じた重み(例えばショッ
ト間距離の逆数)をつけて、X方向及びY方向の各軸毎
に2次の最小自乗近似を行い、サンプルショットSA
(i)の辺の座標を求める。
ΔXij = (Pj−Pi) / {(2m) 2 +
(2n) 2 } 1/2 ΔYij = (Qj−Qi) / {(2m) 2 + (2n)
2 } 1/2 The outer shape of the sample shot SA (i) is obtained using this result. Therefore, the relative position difference (ΔXij, ΔYi with respect to the shot center at the intersection of the straight line connecting the centers and the side).
j) (j = 1, 2, ..., 8; j ≠ i), weighting each relative position difference according to the inter-shot distance (for example, the reciprocal of the inter-shot distance), and calculating the X direction and the Y direction. Second-order least-squares approximation is performed for each axis of the direction, and sample shot SA
Find the coordinates of the side of (i).

【0081】この結果より、サンプルショットSA
(i)のショット中心、右辺及び左辺のそれぞれの中心
との相対的な位置の差、ショット中心と上辺及び下辺の
それぞれの中心との相対的な位置の差を求め、それら相
対的な位置の差をショット内歪みとすることができる。
このようにして各サンプルショットでの歪みを求め、残
りの露光ショット(非サンプルショット)の歪み量につ
いては、サンプルショットの歪み量を線形補完して求め
ればよい。
From this result, sample shot SA
The difference in relative position between the shot center of (i), the center of each of the right side and the left side, and the difference in relative position between the center of the shot and each center of the upper side and the lower side are obtained, and the relative position The difference can be the intra-shot distortion.
In this way, the distortion in each sample shot is calculated, and the distortion amount of the remaining exposure shots (non-sample shots) may be calculated by linearly complementing the distortion amount of the sample shots.

【0082】尚、重み付けEGA方式でショット毎の配
列座標を決定してショット内の歪み量を求める代わり
に、アライメントセンサーを用いてウエハ上の全てのシ
ョット領域の各々に付設されたアライメントマークを検
出して、その計測した座標を用いてショット内の歪み量
を求めるようにしても良い。なお、本発明は上述実施例
に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構
成を取り得ることは勿論である。
Instead of determining the array coordinate for each shot by the weighted EGA method to obtain the distortion amount within the shot, the alignment sensor is used to detect the alignment marks attached to each of all the shot areas on the wafer. Then, the distortion amount in the shot may be obtained using the measured coordinates. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、被加工領域とサンプル
領域との間の歪み量の積分値に応じてそのサンプル領域
に割り当てる重み係数を変えているので、基板内に局所
的な歪みが存在する場合でも、高精度に位置合わせを行
うことができる利点がある。
According to the present invention, since the weighting coefficient assigned to the sample area is changed according to the integral value of the distortion amount between the processed area and the sample area, the local distortion in the substrate is suppressed. Even if it exists, there is an advantage that the alignment can be performed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による位置合わせ方法の実施例が適用さ
れる投影露光装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which an embodiment of a positioning method according to the present invention is applied.

【図2】図1中のTTL方式のアライメントセンサー1
7の詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a TTL alignment sensor 1 shown in FIG.
7 is a block diagram showing a detailed configuration of No. 7.

【図3】図1中の主制御系18等の詳細な構成を示すブ
ロック図である。
3 is a block diagram showing a detailed configuration of a main control system 18 and the like in FIG.

【図4】(a)は実施例で露光されるウエハ上のショッ
ト領域の配列を示す平面図、(b)はLIA系用のウエ
ハマークの検出方法の説明図、(c)はLSA系用のウ
エハマークの検出方法の説明図である。
4A is a plan view showing an arrangement of shot areas on a wafer exposed in the embodiment, FIG. 4B is an explanatory view of a wafer mark detection method for LIA system, and FIG. 4C is for LSA system. FIG. 3 is an explanatory diagram of a wafer mark detection method of FIG.

【図5】FIA系のアライメントセンサーの撮像素子の
観察領域を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an observation region of an image sensor of an FIA type alignment sensor.

【図6】(a)はショット内の歪みを求める際に使用さ
れるショット領域の配列を示す図、(b)はショット内
の歪みに対応するベクトルを示す図である。
FIG. 6A is a diagram showing an array of shot regions used when obtaining distortion within a shot, and FIG. 6B is a diagram showing vectors corresponding to distortion within a shot.

【図7】サンプルショットSA(3)に対する重みを決
定する場合の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for determining a weight for the sample shot SA (3).

【図8】(a)は局所的な歪みを有するウエハの一例を
示す平面図、(b)は歪み量に依らずに定めた重みを用
いて重み付けEGA方式でアライメントを行った場合の
残留誤差を示す図、(c)は歪み量に応じて定めた重み
を用いて重み付けEGA方式でアライメントを行った場
合の残留誤差を示す図である。
FIG. 8A is a plan view showing an example of a wafer having a local distortion, and FIG. 8B is a residual error when alignment is performed by a weighted EGA method using a weight determined without depending on the distortion amount. FIG. 6C is a diagram showing a residual error when alignment is performed by a weighted EGA method using a weight determined according to the distortion amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水銀ランプ 3 照明光学系 9 メインコンデンサーレンズ R レチクル 13 投影光学系 W ウエハ WS ウエハステージ 15 レーザ干渉計 17 TTL方式のアライメントセンサー 18 主制御系 ES(i,j) 露光ショット SA(1)〜SA(8) サンプルショット Mx1 X方向のウエハマーク My1 Y方向のウエハマーク 1 Mercury lamp 3 Illumination optical system 9 Main condenser lens R Reticle 13 Projection optical system W Wafer WS Wafer stage 15 Laser interferometer 17 TTL type alignment sensor 18 Main control system ES (i, j) Exposure shot SA (1) to SA (8) Sample shot Mx1 wafer mark in X direction My1 wafer mark in Y direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設定された試料座標系上の配列
座標に基づいて前記基板上に配列された複数の被加工領
域の各々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系
内の所定の加工位置に対して位置合わせするに当たっ
て、前記複数の被加工領域の内、少なくとも3つの予め
選択されたサンプル領域の前記静止座標系上における座
標位置を計測し、該計測された複数の座標位置を統計計
算することによって、前記基板上の複数の被加工領域の
各々の前記静止座標系上における配列座標を算出し、該
算出された複数の被加工領域の各々の配列座標に従って
前記基板の移動位置を制御することによって、前記複数
の被加工領域の各々を前記加工位置に対して位置合わせ
する方法において、 前記基板上の前記複数の被加工領域のそれぞれの内部の
歪み量を求める第1工程と、 前記複数の被加工領域の各々において、該被加工領域と
前記サンプル領域との間の前記第1工程で求められた歪
み量の積分値に応じて、前記サンプル領域のそれぞれに
対して重み係数を割り当てる第2工程と、 前記サンプル領域のそれぞれの前記静止座標系上におけ
る座標位置を計測する第3工程と、 前記サンプル領域のそれぞれの前記試料座標系上の配列
座標から1組の変換パラメータを用いて求めた前記静止
座標系上の配列座標と、前記計測された座標位置との差
分の自乗に前記重み係数を乗じて得られた誤差成分を、
前記予めサンプル領域の全部について加算して得られる
残留誤差成分が最小になるように、前記複数の被加工領
域の各被加工領域毎に前記1組の変換パラメータの値を
定める第4工程と、 前記各被加工領域毎に求められた前記1組の変換パラメ
ータの値を用いて、前記基板上の複数の被加工領域の各
々の前記静止座標系上における配列座標を算出する第5
工程と、を有することを特徴とする位置合わせ方法。
1. A plurality of processed regions arranged on the substrate based on arrangement coordinates on a sample coordinate system set on the substrate are defined in a stationary coordinate system that defines a moving position of the substrate. Upon aligning with respect to a predetermined processing position, the coordinate position of at least three preselected sample areas in the stationary coordinate system among the plurality of processing areas is measured, and the plurality of measured coordinates are measured. By statistically calculating the position, the array coordinates on the stationary coordinate system of each of the plurality of processed regions on the substrate are calculated, and the substrate according to the calculated array coordinates of each of the plurality of processed regions. A method of aligning each of the plurality of processed regions with respect to the processing position by controlling a moving position, in which the inside of each of the plurality of processed regions on the substrate is The first step of obtaining the amount of misalignment, and the sample in each of the plurality of processed regions according to the integrated value of the amount of strain obtained in the first process between the processed region and the sample region. A second step of assigning a weighting factor to each of the areas; a third step of measuring the coordinate position of each of the sample areas on the stationary coordinate system; and an array of each of the sample areas on the sample coordinate system. An error component obtained by multiplying the square of the difference between the array coordinate on the stationary coordinate system obtained by using a set of conversion parameters from the coordinate and the measured coordinate position by the weighting coefficient,
A fourth step of determining the value of the one set of conversion parameters for each of the processed regions of the plurality of processed regions so that a residual error component obtained by adding all the sample regions in advance is minimized; A fifth step of calculating array coordinates on the stationary coordinate system of each of the plurality of processed regions on the substrate by using the values of the set of conversion parameters obtained for each of the processed regions.
A positioning method comprising:
JP5086067A 1993-04-13 1993-04-13 Alignment method Withdrawn JPH06302496A (en)

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JP5086067A JPH06302496A (en) 1993-04-13 1993-04-13 Alignment method
US08/425,244 US5493402A (en) 1993-04-13 1995-04-17 EGA alignment method using a plurality of weighting coefficients

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